资源简介 判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)向量在另一个向量方向上的投影为数量,而不是向量.( √ )(2)两个向量的数量积是一个实数,向量的加、减、数乘运算的运算结果是向量.( √ )(3)由a·b=0可得a=0或b=0.( × )(4)(a·b)c=a(b·c).( × )(5)两个向量的夹角的范围是[0,].( × )无题型一 平面向量数量积的运算例1 (1)已知△ABC是边长为1的等边三角形,点D,E分别是边AB,BC的中点,连接DE并延长到点F,使得DE=2EF,则·的值为( )A.- B.C. D.(2)已知正方形ABCD的边长为1,点E是AB边上的动点,则·的值为________;·的最大值为________.答案 (1)B (2)1 1解析 (1) 如图,由条件可知=-,=+=+=+,所以·=(-)·(+)=2-·-2.因为△ABC是边长为1的等边三角形,所以||=||=1,∠BAC=60°,所以·=--=.(2)方法一 以射线AB,AD为x轴,y轴的正方向建立平面直角坐标系,则A(0,0),B(1,0),C(1,1),D(0,1),设E(t,0),t∈[0,1],则=(t,-1),=(0,-1),所以·=(t,-1)·(0,-1)=1.因为=(1,0),所以·=(t,-1)·(1,0)=t≤1,故·的最大值为1.方法二 由图知,无论E点在哪个位置,在方向上的投影都是CB=1,∴·=||·1=1,当E运动到B点时,在方向上的投影最大,即为DC=1,∴(·)max=||·1=1.思维升华 平面向量数量积的三种运算方法(1)当已知向量的模和夹角时,可利用定义法求解,即a·b=|a||b|cos〈a,b〉.(2)当已知向量的坐标时,可利用坐标法求解,即若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=x1x2+y1y2.(3)利用数量积的几何意义求解. (1)已知向量=,=,则∠ABC等于( )A.30° B.45° C.60° D.120°(2)在等腰梯形ABCD中,已知AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°.点E和F分别在线段BC和DC上,且=,=,则·的值为________.答案 (1)A (2)解析 (1)∵||=1,||=1,cos∠ABC==,又∵0°≤∠ABC≤180°,∴∠ABC=30°.(2)在等腰梯形ABCD中,AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°,∴CD=1,=+=+,=+=+,∴·=·=·+·+·+·=2×1×cos 60°+2×+×12×cos 60°+××12×cos 120°=.题型二 平面向量数量积的应用命题点1 求向量的模例2 (1)已知平面向量a,b的夹角为,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D为BC的中点,则||=________.(2)在平面直角坐标系中,O为原点,A(-1,0),B(0,),C(3,0),动点D满足||=1,则|++|的最大值是________.答案 (1)2 (2)+1解析 (1)因为=(+)=(2a+2b+2a-6b)=2a-2b,所以||2=4(a-b)2=4(a2-2b·a+b2)=4×(3-2×2××cos +4)=4,所以||=2.(2)设D(x,y),由=(x-3,y)及||=1,知(x-3)2+y2=1,即动点D的轨迹为以点C为圆心的单位圆.又++=(-1,0)+(0,)+(x,y)=(x-1,y+),∴|++|=.问题转化为圆(x-3)2+y2=1上的点与点P(1,-)间距离的最大值.∵圆心C(3,0)与点P(1,-)之间的距离为=,故的最大值为+1.即|++|的最大值是+1.命题点2 求向量的夹角例3 (1)已知单位向量e1与e2的夹角为α,且cos α=,向量a=3e1-2e2与b=3e1-e2的夹角为β,则cos β=________.(2)若向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),已知2a-3b与c的夹角为钝角,则k的取值范围是________________.答案 (1) (2)∪解析 (1)因为a2=(3e1-2e2)2=9-2×3×2×12×cos α+4=9,所以|a|=3,因为b2=(3e1-e2)2=9-2×3×1×12×cos α+1=8,所以|b|=2,又a·b=(3e1-2e2)·(3e1-e2)=9e-9e1·e2+2e=9-9×1×1×+2=8,所以cos β===.(2)∵2a-3b与c的夹角为钝角,∴(2a-3b)·c<0,即(2k-3,-6)·(2,1)<0,∴4k-6-6<0,∴k<3.又若(2a-3b)∥c,则2k-3=-12,即k=-.当k=-时,2a-3b=(-12,-6)=-6c,即2a-3b与c反向.综上,k的取值范围为∪.思维升华 平面向量数量积求解问题的策略(1)求两向量的夹角:cos θ=,要注意θ∈[0,π].(2)两向量垂直的应用:两非零向量垂直的充要条件是a⊥b a·b=0 |a-b|=|a+b|.(3)求向量的模:利用数量积求解长度问题的处理方法有①a2=a·a=|a|2或|a|=.②|a±b|==.③若a=(x,y),则|a|=. (1)已知向量⊥,||=3,则·=________.(2)已知单位向量a和b满足|a+b|=|a-b|,则a与b夹角的余弦值为( )A.- B.-C. D.(3)在△ABC中,若A=120°,·=-1,则||的最小值是( )A. B.2C. D.6答案 (1)9 (2)C (3)C解析 (1)因为⊥,所以·=0.所以·=·(+)=2+·=||2+0=32=9.(2)由|a|=|b|=1,|a+b|=|a-b|,得2+2a·b=2(1-2a·b+1),即a·b=,cos〈a,b〉==.(3)∵·=-1,∴||·||·cos 120°=-1,即||·||=2,∴||2=|-|2=2-2·+2≥2||·||-2·=6,∴||min=.题型三 平面向量与三角函数例4 在平面直角坐标系xOy中,已知向量m=,n=(sin x,cos x),x∈.(1)若m⊥n,求tan x的值;(2)若m与n的夹角为,求x的值.解 (1)因为m=,n=(sin x,cos x),m⊥n.所以m·n=0,即sin x-cos x=0,所以sin x=cos x,所以tan x=1.(2)因为|m|=|n|=1,所以m·n=cos=,即sin x-cos x=,所以sin=,因为0所以x-=,即x=.思维升华 平面向量与三角函数的综合问题的解题思路(1)题目条件给出向量的坐标中含有三角函数的形式,运用向量共线或垂直或等式成立等,得到三角函数的关系式,然后求解.(2)给出用三角函数表示的向量坐标,要求的是向量的模或者其他向量的表达形式,解题思路是经过向量的运算,利用三角函数在定义域内的有界性,求得值域等. (1)已知O为坐标原点,向量=(3sin α,cos α),=(2sin α,5sin α-4cos α),α∈,且⊥,则tan α的值为( )A.- B.-C. D.(2)已知向量a=(-,),=a-b,=a+b,若△OAB是以O为直角顶点的等腰直角三角形,则△OAB的面积为________.答案 (1)A (2)1解析 (1)由题意知6sin2α+cos α·(5sin α-4cos α)=0,即6sin2α+5sin αcos α-4cos2α=0,上述等式两边同时除以cos2α,得6tan2α+5tan α-4=0,由于α∈,则tan α<0,解得tan α=-,故选A.(2)由题意得,|a|=1,又△OAB是以O为直角顶点的等腰直角三角形,所以⊥,||=||.由⊥得(a-b)·(a+b)=|a|2-|b|2=0,所以|a|=|b|,由||=||得|a-b|=|a+b|,所以a·b=0.所以|a+b|2=|a|2+|b|2=2,所以||=||=,故S△OAB=××=1.1.向量的夹角已知两个非零向量a和b,作=a,=b,则∠AOB就是向量a与b的夹角,向量夹角的范围是[0,π].2.平面向量的数量积定义 设两个非零向量a,b的夹角为θ,则数量|a||b|·cos θ叫做a与b的数量积,记作a·b投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影几何 意义 数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘积3.平面向量数量积的性质设a,b都是非零向量,e是单位向量,θ为a与b(或e)的夹角.则(1)e·a=a·e=|a|cos θ.(2)a⊥b a·b=0.(3)当a与b同向时,a·b=|a||b|;当a与b反向时,a·b=-|a||b|.特别地,a·a=|a|2或|a|=.(4)cos θ=.(5)|a·b|≤|a||b|.4.平面向量数量积满足的运算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ为实数);(3)(a+b)·c=a·c+b·c.5.平面向量数量积有关性质的坐标表示设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=x1x2+y1y2,由此得到(1)若a=(x,y),则|a|2=x2+y2或|a|=.(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点间的距离AB=||=.(3)设两个非零向量a,b,a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a⊥b x1x2+y1y2=0.(4)若a,b都是非零向量,θ是a与b的夹角,则cos θ==.【知识拓展】1.两个向量a,b的夹角为锐角 a·b>0且a,b不共线;两个向量a,b的夹角为钝角 a·b<0且a,b不共线.2.平面向量数量积运算的常用公式(1)(a+b)·(a-b)=a2-b2.(2)(a+b)2=a2+2a·b+b2.(3)(a-b)2=a2-2a·b+b2.典例 已知直线y=2x上一点P的横坐标为a,直线外有两个点A(-1,1),B(3,3).求使向量与夹角为钝角的充要条件.错解展示现场纠错解 错解中,cos θ<0包含了θ=π,即,反向的情况,此时a=1,故,夹角为钝角的充要条件是0纠错心得 利用数量积的符号判断两向量夹角的范围时,不要忽视两向量共线的情况.1.已知向量a=(2,1),b=(-1,k),a·(2a-b)=0,则k等于( )A.-12 B.6C.-6 D.12答案 D解析 ∵2a-b=(4,2)-(-1,k)=(5,2-k),由a·(2a-b)=0,得(2,1)·(5,2-k)=0,∴10+2-k=0,解得k=12.2.已知向量a与b的夹角为30°,且|a|=1,|2a-b|=1,则|b|等于( )A. B. C. D.答案 C解析 由题意可得a·b=|b|cos 30°=|b|,4a2-4a·b+b2=1,即4-2|b|+b2=1,由此求得|b|=,故选C.3.若平面四边形ABCD满足+=0,(-)·=0,则该四边形一定是( )A.直角梯形 B.矩形C.菱形 D.正方形答案 C解析 由+=0得平面四边形ABCD是平行四边形,由(-)·=0得·=0,故平行四边形的对角线垂直,所以该四边形一定是菱形,故选C.4.已知向量a=(1,),b=(,1),则a与b夹角的大小为________.答案 解析 设a与b的夹角为θ,则cos θ====,又因为θ∈[0,π],所以θ=.1.知向量a=(x-1,2),b=(2,1),则a⊥b的充要条件是( )A.x=- B.x=-1C.x=5 D.x=0答案 D2.若向量a,b满足|a|=|b|=2,a与b的夹角为60°,则|a+b|等于( )A.2 B.2C.4 D.12答案 B解析 |a+b|2=|a|2+|b|2+2|a||b|cos 60°=4+4+2×2×2×=12,|a+b|=2.3.已知平面向量a,b满足a·(a+b)=3,且|a|=2,|b|=1,则向量a与b夹角的正弦值为( )A.- B.- C. D.答案 D解析 ∵a·(a+b)=a2+a·b=22+2×1×cos〈a,b〉=4+2cos〈a,b〉=3,∴cos〈a,b〉=-,又〈a,b〉∈[0,π],∴sin〈a,b〉==.4. 在△ABC中,如图,若|+|=|-|,AB=2,AC=1,E,F为BC边的三等分点,则·等于( )A. B. C. D.答案 B解析 若|+|=|-|,则2+2+2·=2+2-2·,即有·=0.又E,F为BC边的三等分点,则·=(+)·(+)=·=·=2+2+·=×(1+4)+0=.故选B.5.若O为△ABC所在平面内任一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC的形状为( )A.正三角形 B.直角三角形C.等腰三角形 D.等腰直角三角形答案 C解析 因为(-)·(+-2)=0,即·(+)=0,因为-=,所以(-)·(+)=0,即||=||,所以△ABC是等腰三角形,故选C.*6.若△ABC外接圆的圆心为O,半径为4,+2+2=0,则在方向上的投影为( )A.4 B.C. D.1答案 C解析 如图所示,取BC的中点D,连接AD,OD,则由平面向量的加法的几何意义得+=2.又由条件得,+=-=,所以2=,即4=,所以A,O,D共线.所以OA⊥BC,所以CD为在方向上的投影.因为||=||=4,所以||=3,所以||= =.7.已知平行四边形ABCD中,AC=3,BD=2,则·=________.答案 解析 ABCD中,=+,=-,∴|+|=3,|-|=2,∴(+)2-(-)2=5,∴·=.8.在△ABC中,·=3,△ABC的面积S∈[,],则与夹角的取值范围是________.答案 [,]解析 由三角形面积公式及已知条件知≤S△ABC=AB·BCsin B≤,所以≤AB·BCsin B≤3, ①由·=3,知AB·BCcos(π-B)=3,所以AB·BC=-,代入①得,≤-≤3,所以-1≤tan B≤-,所以≤B≤,而与的夹角为π-B,其取值范围为[,].9.已知在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,点P是斜边AB上的中点,则·+·=________.答案 4解析 由题意可建立如图所示的坐标系,可得A(2,0),B(0,2),P(1,1),C(0,0),则·+·=·(+)=22=4.10.已知⊥,||=,||=t,若点P是△ABC所在平面内的一点,且=+,则·的最大值等于________.答案 13解析 建立如图所示坐标系,则B,C(0,t),=,=(0,t),=+=t+(0,t)=(1,4),∴P(1,4),·=·(-1,t-4)=17-≤17-2=13.11.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,向量m=(cos(A-B),sin(A-B)),n=(cos B,-sin B),且m·n=-.(1)求sin A的值;(2)若a=4,b=5,求角B的大小及向量在方向上的投影.解 (1)由m·n=-,得cos(A-B)cos B-sin(A-B)sin B=-,所以cos A=-.因为0<A<π,所以sin A== =.(2)由正弦定理,得=,则sin B===,因为a>b,所以A>B,则B=.由余弦定理得(4)2=52+c2-2×5c×,解得c=1,故向量在方向上的投影为||cos B=ccos B=1×=.12.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别记为a,b,c.若A=,(1+)c=2b.(1)求C;(2)若·=1+,求a,b,c.解 (1)在△ABC中,由正弦定理=,得(1+)sin C=2sin B,又因为2sin B=2sin(-C)=cos C+sin C,所以sin C=cos C,又C∈(0,π),所以C=.(2)因为·=ab,所以ab=(1+).由正弦定理得a=c,由余弦定理c2=a2+b2-2abcos C,得c2=a2+b2-ab=c2+c2-2(1+)=c2-2(1+),解得c=2,所以a=,b=1+.*13.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知向量a=(-1,2),又点A(8,0),B(n,t),C(ksin θ,t)(0≤θ≤).(1)若⊥a,且||=||,求向量;(2)若向量与向量a共线,当k>4,且tsin θ取最大值4时,求·.解 (1)由题设知=(n-8,t),∵⊥a,∴8-n+2t=0.又∵||=||,∴5×64=(n-8)2+t2=5t2,得t=±8.当t=8时,n=24;当t=-8时,n=-8,∴=(24,8)或=(-8,-8).(2)由题设知=(ksin θ-8,t),∵与a共线,∴t=-2ksin θ+16,tsin θ=(-2ksin θ+16)sin θ=-2k(sin θ-)2+.∵k>4,∴0<<1,∴当sin θ=时,tsin θ取得最大值.由=4,得k=8,此时θ=,=(4,8),∴·=(8,0)·(4,8)=32.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)向量在另一个向量方向上的投影为数量,而不是向量.( )(2)两个向量的数量积是一个实数,向量的加、减、数乘运算的运算结果是向量.( )(3)由a·b=0可得a=0或b=0.( )(4)(a·b)c=a(b·c).( )(5)两个向量的夹角的范围是[0,].( )无题型一 平面向量数量积的运算例1 (1)已知△ABC是边长为1的等边三角形,点D,E分别是边AB,BC的中点,连接DE并延长到点F,使得DE=2EF,则·的值为( )A.- B.C. D.(2)已知正方形ABCD的边长为1,点E是AB边上的动点,则·的值为________;·的最大值为________. (1)已知向量=,=,则∠ABC等于( )A.30° B.45° C.60° D.120°(2)在等腰梯形ABCD中,已知AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°.点E和F分别在线段BC和DC上,且=,=,则·的值为________.题型二 平面向量数量积的应用命题点1 求向量的模例2 (1)已知平面向量a,b的夹角为,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D为BC的中点,则||=________.(2)在平面直角坐标系中,O为原点,A(-1,0),B(0,),C(3,0),动点D满足||=1,则|++|的最大值是________.命题点2 求向量的夹角例3 (1)已知单位向量e1与e2的夹角为α,且cos α=,向量a=3e1-2e2与b=3e1-e2的夹角为β,则cos β=________.(2)若向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),已知2a-3b与c的夹角为钝角,则k的取值范围是________________. (1)已知向量⊥,||=3,则·=________.(2)已知单位向量a和b满足|a+b|=|a-b|,则a与b夹角的余弦值为( )A.- B.-C. D.(3)在△ABC中,若A=120°,·=-1,则||的最小值是( )A. B.2C. D.6题型三 平面向量与三角函数例4 在平面直角坐标系xOy中,已知向量m=,n=(sin x,cos x),x∈.(1)若m⊥n,求tan x的值;(2)若m与n的夹角为,求x的值. (1)已知O为坐标原点,向量=(3sin α,cos α),=(2sin α,5sin α-4cos α),α∈,且⊥,则tan α的值为( )A.- B.-C. D.(2)已知向量a=(-,),=a-b,=a+b,若△OAB是以O为直角顶点的等腰直角三角形,则△OAB的面积为________.1.向量的夹角已知两个非零向量a和b,作=a,=b,则∠AOB就是向量a与b的夹角,向量夹角的范围是[0,π].2.平面向量的数量积定义 设两个非零向量a,b的夹角为θ,则数量|a||b|·cos θ叫做a与b的数量积,记作a·b投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影几何 意义 数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘积3.平面向量数量积的性质设a,b都是非零向量,e是单位向量,θ为a与b(或e)的夹角.则(1)e·a=a·e=|a|cos θ.(2)a⊥b a·b=0.(3)当a与b同向时,a·b=|a||b|;当a与b反向时,a·b=-|a||b|.特别地,a·a=|a|2或|a|=.(4)cos θ=.(5)|a·b|≤|a||b|.4.平面向量数量积满足的运算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ为实数);(3)(a+b)·c=a·c+b·c.5.平面向量数量积有关性质的坐标表示设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=x1x2+y1y2,由此得到(1)若a=(x,y),则|a|2=x2+y2或|a|=.(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点间的距离AB=||=.(3)设两个非零向量a,b,a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a⊥b x1x2+y1y2=0.(4)若a,b都是非零向量,θ是a与b的夹角,则cos θ==.【知识拓展】1.两个向量a,b的夹角为锐角 a·b>0且a,b不共线;两个向量a,b的夹角为钝角 a·b<0且a,b不共线.2.平面向量数量积运算的常用公式(1)(a+b)·(a-b)=a2-b2.(2)(a+b)2=a2+2a·b+b2.(3)(a-b)2=a2-2a·b+b2.典例 已知直线y=2x上一点P的横坐标为a,直线外有两个点A(-1,1),B(3,3).求使向量与夹角为钝角的充要条件.1.已知向量a=(2,1),b=(-1,k),a·(2a-b)=0,则k等于( )A.-12 B.6C.-6 D.122.已知向量a与b的夹角为30°,且|a|=1,|2a-b|=1,则|b|等于( )A. B. C. D.3.若平面四边形ABCD满足+=0,(-)·=0,则该四边形一定是( )A.直角梯形 B.矩形C.菱形 D.正方形4.已知向量a=(1,),b=(,1),则a与b夹角的大小为________.1.知向量a=(x-1,2),b=(2,1),则a⊥b的充要条件是( )A.x=- B.x=-1C.x=5 D.x=02.若向量a,b满足|a|=|b|=2,a与b的夹角为60°,则|a+b|等于( )A.2 B.2C.4 D.123.已知平面向量a,b满足a·(a+b)=3,且|a|=2,|b|=1,则向量a与b夹角的正弦值为( )A.- B.- C. D.4. 在△ABC中,如图,若|+|=|-|,AB=2,AC=1,E,F为BC边的三等分点,则·等于( )A. B. C. D.5.若O为△ABC所在平面内任一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC的形状为( )A.正三角形 B.直角三角形C.等腰三角形 D.等腰直角三角形*6.若△ABC外接圆的圆心为O,半径为4,+2+2=0,则在方向上的投影为( )A.4 B.C. D.17.已知平行四边形ABCD中,AC=3,BD=2,则·=________.8.在△ABC中,·=3,△ABC的面积S∈[,],则与夹角的取值范围是________.9.已知在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,点P是斜边AB上的中点,则·+·=________.10.已知⊥,||=,||=t,若点P是△ABC所在平面内的一点,且=+,则·的最大值等于________.11.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,向量m=(cos(A-B),sin(A-B)),n=(cos B,-sin B),且m·n=-.(1)求sin A的值;(2)若a=4,b=5,求角B的大小及向量在方向上的投影.12.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别记为a,b,c.若A=,(1+)c=2b.(1)求C;(2)若·=1+,求a,b,c.*13.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知向量a=(-1,2),又点A(8,0),B(n,t),C(ksin θ,t)(0≤θ≤).(1)若⊥a,且||=||,求向量;(2)若向量与向量a共线,当k>4,且tsin θ取最大值4时,求·. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【高三数学】一轮复习:5.3平面向量的数量积-学生版.docx 【高三数学】一轮复习:5.3平面向量的数量积-教师版.docx